電力經(jīng)濟(jì)與管理輸電詳解

1、電力經(jīng)濟(jì)(jngj)與管理 荊朝霞(zhoxi) 博士華南理工大學(xué) 電力學(xué)院7/18/20221共七十八頁 第七章市場(shchng)環(huán)境下的輸電系統(tǒng)運(yùn)營7/18/20222共七十八頁內(nèi)容提要(ni rn t yo)概述輸電服務(wù)的定義、特點(diǎn)、分類輸電網(wǎng)開放相關(guān)問題阻塞管理(gunl)輸電定價(jià)7 電力市場環(huán)境下的輸電系統(tǒng)運(yùn)營7/18/20223共七十八頁7.1輸電(shdin)服務(wù)概述7/18/20224共七十八頁內(nèi)容提要(ni rn t yo)輸電服務(wù)的定義輸電服務(wù)的特點(diǎn)輸電服務(wù)的分類輸電網(wǎng)開放相關(guān)的問題輸電定價(jià)、阻塞管理(gunl)、網(wǎng)損分?jǐn)?、安全控?.1 概述7/18/20225共七十八

2、頁7.1.1 輸電服務(wù)(fw)的定義 輸電服務(wù)：將電能安全、經(jīng)濟(jì)地從電能的賣方(mi fn)(發(fā)電商)傳送到買方(負(fù)荷)的服務(wù)。包括兩個(gè)方面：基本的傳輸服務(wù)主要輔助服務(wù)：為保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行如調(diào)頻、備用、無功電壓調(diào)節(jié)等7.1 概述7/18/20226共七十八頁7.1.2 輸電服務(wù)(fw)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：以某網(wǎng)絡(luò)設(shè)施為載體規(guī)模經(jīng)濟(jì)：固定成本(chngbn)大，平均成本(chngbn)下降壟斷性物理傳輸規(guī)律外部性7.1 概述7/18/20227共七十八頁壟斷性輸電網(wǎng)：自然壟斷在同一地區(qū)建設(shè)兩個(gè)電網(wǎng)不經(jīng)濟(jì)輸電線建設(shè)：可以競爭同一網(wǎng)中不同(b tn)線路由不同(b tn)公司建設(shè)輸電網(wǎng)調(diào)度：壟斷所

3、有權(quán)與調(diào)度權(quán)分離7.1.2 輸電(shdin)服務(wù)的特點(diǎn)：電網(wǎng)公司1：電網(wǎng)公司2調(diào)度：ISO7/18/20228共七十八頁電在電網(wǎng)中的傳輸由物理(wl)規(guī)律決定電力的傳輸路徑不能由合同確定線路功率與節(jié)點(diǎn)注入功率：非線性的關(guān)系從理論上無法確定各個(gè)節(jié)點(diǎn)注入或各個(gè)交易在每條線路中引起的功率數(shù)值無法確定每個(gè)電網(wǎng)用戶分別使用了多少電網(wǎng)物理傳輸(chun sh)規(guī)律f12=g1 (f1, f2 ,x)f13=g2 (f1, f2 ,x)f23=g3 (f1, f2 ,x)f12 , f13 , f23 : 非線性函數(shù)7.1.2 輸電服務(wù)的特點(diǎn)G1G2f12f13f23f1f21237/18/20229共七

4、十八頁環(huán)流問題：在連通的環(huán)網(wǎng)中，任意兩點(diǎn)之間的電力交易都會(huì)流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中所有的支路(zh l)外部性：一個(gè)交易對(duì)電網(wǎng)使用的變化會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，包括各條支路上的潮流和各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓，因此影響到其他交易對(duì)電網(wǎng)的使用。f12=g1 (f1, f2 ,x)f13=g2 (f1, f2 ,x)f23=g3 (f1, f2 ,x)外部性7.1.2 輸電服務(wù)(fw)的特點(diǎn)G1G2f12f13f23f1f21237/18/202210共七十八頁外部性好的外部性：一個(gè)交易的存在使電網(wǎng)的輸電能力(nngl)增加，其他交易得益壞的外部性：一個(gè)交易的存在使電網(wǎng)的整體輸電能力和安全裕度減小7.1.2 輸電(shdin

5、)服務(wù)的特點(diǎn)G1G2f12f13f23f1f21237/18/202211共七十八頁7.1.3 與輸電(shdin)服務(wù)相關(guān)的問題輸電定價(jià)成本分析：組成？如何計(jì)算？分?jǐn)偅悍謹(jǐn)偨o誰？如何分?jǐn)?？阻塞管?gunl)、安全運(yùn)行與控制網(wǎng)絡(luò)約束：如何調(diào)度？輸電網(wǎng)的規(guī)劃與擴(kuò)建誰來進(jìn)行規(guī)劃？如何規(guī)劃？如何保證充足的投資？7.1 概述7/18/202212共七十八頁7.1.4 輸電網(wǎng)開放(kifng)輸電網(wǎng)開放：輸電網(wǎng)必須向所有用戶公平地、無歧視地開放如果電網(wǎng)有傳輸功率的剩余容量，對(duì)任何人提出的功率傳輸?shù)囊?沒有威脅電網(wǎng)的安全(nqun)穩(wěn)定運(yùn)行) 都必須滿足使用者要需交納一定費(fèi)用什么是公平：對(duì)所有用戶采用

6、相同的規(guī)則規(guī)則的公平性7.1.4 輸電網(wǎng)開放7/18/202213共七十八頁輸電網(wǎng)開放(kifng)的公平性輸電定價(jià)：如何收費(fèi)才公平？完全按照傳輸功率的大小，還是考慮發(fā)、收點(diǎn)的物理距離？如何確定每筆交易使用電網(wǎng)的程度？農(nóng)村與城市阻塞(zs)處理：發(fā)生阻塞時(shí)，應(yīng)裁減哪個(gè)交易？按相同比例？按對(duì)阻塞線路的貢獻(xiàn)？7.1.4 輸電網(wǎng)開放7/18/202214共七十八頁美國聯(lián)邦能源管理委員會(huì)在888和889號(hào)令中提出提出的背景？垂直壟斷：電力公司同時(shí)擁有發(fā)電和輸電 水平分割：不同地區(qū)的輸電網(wǎng)屬于不同的電力公司 如：美國(mi u)意義：公平競爭的條件實(shí)現(xiàn)方法：政府法令保證 廠網(wǎng)分開，打破垂直的壟斷輸電開放

7、(kifng)的背景與意義7.1.4 輸電網(wǎng)開放7/18/202215共七十八頁7.1.5 輸電(shdin)服務(wù)的類型根據(jù)輸電服務(wù)的一些屬性，可以將其分為不同的類型按照(nzho)服務(wù)方式點(diǎn)到點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 按優(yōu)先級(jí) 服務(wù)持續(xù)的時(shí)間長期和短期 按服務(wù)對(duì)象的類型本地和轉(zhuǎn)運(yùn) 7.1 概述7/18/202216共七十八頁1)點(diǎn)到點(diǎn)服務(wù)(fw)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(fw)點(diǎn)到點(diǎn)的服務(wù)：賣方和買方在網(wǎng)絡(luò)中的位置都確定的輸電服務(wù)主要針對(duì)雙邊交易(多邊交易)，比如發(fā)電廠和大用戶之間的供電合同賣方（買方）的位置即發(fā)點(diǎn)(f din)可以是一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：賣方和買方只有一方的位置確定主要針對(duì)電力聯(lián)營體中的交易7.1.5

8、 輸電服務(wù)的類型點(diǎn)到點(diǎn):A-C(10),A-D(20),B-C(20) 網(wǎng) 絡(luò):A(30), B(20),C(-30),D(-20)ABCDGG302030207/18/202217共七十八頁2）按優(yōu)先級(jí)分類(fn li)確定(firm)的交易:不能被隨意中斷，又稱為預(yù)約輸電服務(wù)(reserved transactions)不是絕對(duì)的，在系統(tǒng)發(fā)生事故或一些(yxi)其它的情況下，可能也不能保證其實(shí)現(xiàn)。非確定(non-firm)的交易適時(shí)中斷(curtailable)：在特殊情況下可被中斷適時(shí)執(zhí)行(as-available) ：在指定的地區(qū)和指定的時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)有空閑容量時(shí)才被執(zhí)行 二者的區(qū)別實(shí)際上

9、是優(yōu)先級(jí)不同，前者的優(yōu)先級(jí)比后者高7.1.5 輸電服務(wù)的類型7/18/202218共七十八頁按照其他的方法分優(yōu)先級(jí)按簽訂合同時(shí)間的先后按照愿意支付輸電(阻塞(zs)費(fèi)用的多少優(yōu)先級(jí)的不同在電力市場中的反映阻塞調(diào)度：優(yōu)先級(jí)高的首先得到調(diào)度，而優(yōu)先級(jí)低的首先被裁減；輸電定價(jià)：高優(yōu)先級(jí)的輸電服務(wù)一般要支付比低優(yōu)先級(jí)的輸電服務(wù)更高的的價(jià)格 7.1.5 輸電服務(wù)(fw)的類型7/18/202219共七十八頁3）服務(wù)持續(xù)的時(shí)間長期(chngq)和短期 長期和短期: 相對(duì)而言長期服務(wù)(fw)：一般在一年以上對(duì)其收費(fèi)主要考慮對(duì)投資的回收問題短期服務(wù)：可以是一個(gè)小時(shí)、一天、一個(gè)星期、一個(gè)月等對(duì)其收費(fèi)主要考慮短期

10、的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 7.1.4 輸電服務(wù)的類型7/18/202220共七十八頁4）按服務(wù)對(duì)象的類型本地(bnd)和轉(zhuǎn)運(yùn) 轉(zhuǎn)運(yùn)(wheeling)：擁有電網(wǎng)的電力公司作為第三方給電網(wǎng)外的電力買、賣者提供的輸電服務(wù)電力公司仍然具有(jyu)垂直一體化的壟斷運(yùn)行結(jié)構(gòu),但要求向獨(dú)立發(fā)電公司和大用戶提供輸電服務(wù)；本地用戶(native customer)：相對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)用戶而言電力公司所屬電網(wǎng)內(nèi)的輸電用戶，在電力市場化以前已經(jīng)支付了電網(wǎng)的部分成本，也稱為現(xiàn)有的用戶。轉(zhuǎn)運(yùn):過渡時(shí)期的產(chǎn)物7.1.5 輸電服務(wù)的類型電網(wǎng)1 G1L1電網(wǎng)2 G2L2電網(wǎng)3 G3L3Gi-Li : 本地用戶服務(wù) Gi-Lj (ij): 轉(zhuǎn)運(yùn)7

11、/18/202221共七十八頁7.2阻塞(zs)管理簡介7/18/202222共七十八頁可用輸電(shdin)容量ATC線路AB的傳輸極限:200MW現(xiàn)有(xin yu)交易:A-B :50MWATC=150MW7.2 阻塞管理簡介BAG1 = 300MWG2 = 200MWL1 = 50MWL2 = 300MW現(xiàn)有交易情況下, 還可以傳送多少功率?7/18/202223共七十八頁阻塞定義(dngy): 網(wǎng)絡(luò)不能滿足所有交易的需求線路AB的傳輸極限:200MW現(xiàn)有(xin yu)交易:A-B :50MW新增交易: 250MW7.2 阻塞管理簡介BAG1 = 300MWG2 = 200MWL1

12、= 50MWL2 = 300MW 7/18/202224共七十八頁阻塞(zs)管理方法再調(diào)度(diod)、裁減、分區(qū)、報(bào)價(jià) 阻塞成本的計(jì)算、分?jǐn)偱c定價(jià)社會(huì)條件歷史條件經(jīng)濟(jì)條件解決輸電阻塞方法7.2 阻塞管理簡介7/18/202225共七十八頁1）再調(diào)度：通過對(duì)發(fā)電機(jī)出力的調(diào)整(tiozhng)來解決阻塞問題 G1:減小出力(ch l), G2: 增加出力(ch l)7.2 阻塞管理簡介BAG1 = 300MWG2 = 200MWL1 = 50MWL2 = 300MW200MW7/18/202226共七十八頁復(fù)雜(fz)系統(tǒng)： 選取哪些發(fā)電機(jī)進(jìn)行再調(diào)度(diod)，取決于發(fā)電機(jī)的調(diào)整報(bào)價(jià)和所用的

13、優(yōu)化目標(biāo)函數(shù) 7.2 阻塞管理簡介BA7/18/202227共七十八頁2）分區(qū)(fn q)法 發(fā)生阻塞時(shí)，根據(jù)阻塞的線路、界面進(jìn)行(jnxng)分區(qū)，將一個(gè)市場分裂為多個(gè)市場，每個(gè)市場產(chǎn)生一獨(dú)立的價(jià)格 7.2 阻塞管理簡介AB一般用于日前市場的阻塞調(diào)度跨越不同區(qū)的交易需按照區(qū)間的價(jià)格差支付阻塞費(fèi)用適用于連接不是很緊密的區(qū)域之間的阻塞的解決難點(diǎn)是：如何進(jìn)行分區(qū)。聯(lián)系緊密的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的阻塞7/18/202228共七十八頁3）裁減(cijin)法 發(fā)生阻塞時(shí)，根據(jù)某種原則對(duì)交易進(jìn)行裁減雙邊交易：裁減交易聯(lián)營(lin yn)體中的參與者：裁減負(fù)荷和發(fā)電量裁減原則：當(dāng)交易之間有優(yōu)先級(jí)區(qū)別時(shí)，按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行

14、裁減 無優(yōu)先級(jí)區(qū)別時(shí)：損失最小或裁減量最小等雙邊交易因減少交易量損失的效益聯(lián)營體中的參與者因減少負(fù)荷或發(fā)電量而產(chǎn)生的損失阻塞成本：對(duì)電網(wǎng)來說，如果不需對(duì)裁減的電量進(jìn)行補(bǔ)償，就沒有顯示的阻塞成本，因此不存在阻塞成本分?jǐn)偟膯栴} 7.2 阻塞管理簡介7/18/202229共七十八頁4）基于(jy)報(bào)價(jià)的方法 各個(gè)交易在上報(bào)交易量的同時(shí)上報(bào)愿意支付的阻塞費(fèi)用，即在發(fā)生阻塞時(shí)愿意支付多少來購買稀有的輸電的權(quán)利 發(fā)生阻塞時(shí)，按照愿意支付的阻塞費(fèi)用高的交易首先得到滿足的原則進(jìn)行調(diào)度 在許多電力(dinl)市場中應(yīng)用的輸電權(quán)方法可以看為是一種基于報(bào)價(jià)的方法7.2 阻塞管理簡介7/18/202230共七十八頁輸電(shdin)權(quán)簡介 輸電權(quán)利用輸電網(wǎng)或輸電網(wǎng)的一部分進(jìn)行電力傳輸?shù)臋?quán)利為了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)輸電權(quán)的價(jià)格：愿意支付的阻塞費(fèi)用輸電權(quán)的類型物理或金融點(diǎn)到點(diǎn)或基于(jy)支路(flow-gate)obligation或option7.2 阻塞管理簡介7/18/202231共七十八頁輸電(shdin)權(quán)簡